PIC16F639在被動無鑰門禁系統(tǒng)中的設(shè)計應(yīng)用
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免持式PKE應(yīng)用要求基站和應(yīng)答器單元之間進行雙向通訊。車輛內(nèi)的基站單元發(fā)出一個低頻(LF)命令，搜尋周圍的應(yīng)答器。一旦車主的應(yīng)答器被搜索到，該應(yīng)答器隨即自動回應(yīng)基站單元?；締卧谑盏接行У尿炞C響應(yīng)信號后打開車門。
在典型的PKE應(yīng)用中，將基站單元的輸出功率設(shè)計為政府機構(gòu)規(guī)定的電磁輻射標準所允許的最大功率。當工作于9V到12V直流電源下時，可達到的最大天線電壓約為300V峰峰值。由于低頻信號(125kHz)的非傳播特性，距離發(fā)送基站單元約兩米外的典型鑰匙扣應(yīng)答器所接收到的信號電平只有約幾個mV峰峰值。另外，由于天線的方向特性，如果天線沒有朝向基站天線，應(yīng)答器的輸入信號電平會非常弱。
若PKE無法正常運行，最可能的原因是應(yīng)答器輸入信號電平太弱。因此，為讓免持式PKE應(yīng)用可靠工作，輸入信號在任何期望的通訊范圍內(nèi)都應(yīng)足夠強(高于輸入靈敏度電平)。為使PKE系統(tǒng)可靠，系統(tǒng)設(shè)計工程師必須考慮基站命令信號的輸出功率、應(yīng)答器的輸入靈敏度、天線的方向性以及應(yīng)答器的電池使用壽命這四個重要參數(shù)。
PIC16F639是一款帶三通道模擬前端(AFE)的MCU，其模擬前端特性由MCU固件控制。由于使用方便，該器件可用于多種智能低頻檢測和雙向通訊應(yīng)用中。本文討論了利用PIC16F639 MCU實現(xiàn)智能PKE應(yīng)答器的設(shè)計電路示例，并給出了電路中的MCU固件示例。設(shè)計工程師可以很方便地根據(jù)用戶的特定應(yīng)用對這些電路和MCU固件進行修改。
圖1：采用雙向通信的智能被動無鑰匙門控(PKE)系統(tǒng)
PIC16F639包括數(shù)字MCU部分(PIC16F639內(nèi)核)和模擬前端(AFE)部分，可用于多種低頻檢測和智能雙向通訊應(yīng)用。圖1為一個典型的PKE系統(tǒng)示例，基站單元發(fā)出一個125kHz的命令信號，搜尋周圍有效的應(yīng)答器。如果接收到的命令有效，PKE應(yīng)答器將返回一個響應(yīng)信號。
PIC16F639器件的模擬輸入靈敏度很高(高達1mV峰峰值)，具有三個天線連接引腳。通過連接指向X、Y和Z方向的三個天線，應(yīng)答器可隨時接收來自任意方向的信號，從而降低由天線的方向性而造成信號丟失的可能性。各天線引腳的輸入信號的檢測是相互獨立的，并隨后相加。通過對配置寄存器進行編程，每個輸入通道可以被單獨使能或禁止。被使能的通道越少，器件的功耗就越小。
為實現(xiàn)免持操作，應(yīng)答器連續(xù)等待并檢測輸入信號，這會減少電池使用壽命。因此，為減小工作電流，在模擬前端(AFE)搜尋有效輸入信號的同時，數(shù)字MCU部分可以處于低電流模式(休眠模式)。只有當AFE檢測到有效輸入信號時，數(shù)字MCU部分才被喚醒。通過使用一個輸出使能濾波器(喚醒濾波器)可實現(xiàn)這個功能。PIC16F639具有9個輸出使能濾波器選項。用戶可利用配置寄存器對濾波器進行編程。濾波器一旦被編程，則只有在輸入信號達到濾波器要求時，器件才將檢測到的輸出傳送到數(shù)字部分。
圖2：被動無鑰門禁(PKE)應(yīng)答器的配置電路圖
數(shù)字部分有PORTA和PORTC兩個I/O口。每個PORTA引腳都可被單獨配置為電平變化中斷引腳，而PORTC各引腳沒有電平變化中斷的功能。AFE部分共用數(shù)字部分PORTC的RC1、RC2和RC3三個I/O引腳，這些引腳在內(nèi)部分別連接到AFE的CS、SCLK/ALERT和LFDATA/CCLK/RSSI/SDIO焊盤上。LFDATA/CCLK/RRSI和ALERT為AFE輸出。SDIO、SCLK和CS被用來編程或讀取AFE配置寄存器。
為節(jié)省電池能量，AFE部分在檢測LF輸入信號的同時，數(shù)字部分通常處于休眠模式。盡管AFE的輸出焊點在內(nèi)部連接到PORTC引腳，但由于PORTC引腳不是電平變化中斷引腳，所以AFE輸出無法通過電平變化中斷事件喚醒數(shù)字部分。因此，建議將AFE的LFDATA和ALERT引腳在外部連接到PORTA引腳，如圖2所示。
數(shù)字部分在出現(xiàn)以下三種情況之一時被喚醒：LFDATA引腳有AFE輸出；ALERT引腳有AFE輸出；按下PORTA上的開關(guān)按鈕事件。
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